渦旋壓縮機主要包括動盤、靜盤、偏心軸及防自轉結構等部件，是一種依靠動、靜盤對工質的擠壓作用來實現(xiàn)容積變化的容積式壓縮機，是既往復式壓縮機、轉子壓縮機、螺桿壓縮機之后的又一種新型高效容積式壓縮機，被公認為技術最為先進的第三代壓縮機。

渦旋壓縮機廣泛應用于制冷、空調、汽車等行業(yè)(作為增壓器)，具有高效、低噪聲、低振動的優(yōu)點。葉尖密封是漸開線端面上常用的一種密封機構，其目的是為了減少軸向泄漏，提高效率。

徑向間隙是指動、靜盤之間的最小間隙。

軸向間隙則指動、靜盤渦齒和渦底盤之間的間隙。

在渦旋壓縮機的實際運行中其徑向間隙及動盤上部的軸向間隙均隨著動盤的轉動而運動。因此，對于生成微米級的間隙網(wǎng)格的生成及動態(tài)模擬是一項不小的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)階段在渦旋壓縮機 CFD 研究中較多采用非結構化網(wǎng)格，而結構化網(wǎng)格的應用相對較少。此外，為了簡化模型，現(xiàn)階段渦旋壓縮機的數(shù)值模擬中普遍忽略軸向間隙，而只考慮徑向間隙，并且設置的徑向間隙值一般大于實際的徑向間隙值，這必然會在一定程度上影響到數(shù)值模擬的精度，從而限制了對渦旋壓縮機內部流動機理及泄漏特性的深入研究。

Simerics-MP+作為專業(yè)的旋轉機械CFD仿真軟件，對于渦旋式壓縮機仿真分析具有獨特的技術優(yōu)勢：

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仿真分析案例

采用上述網(wǎng)格模板，以R410A制冷劑的渦旋壓縮機為例進行研究，對比分析了有無頂部密封卷對葉尖密封對壓縮機性能的影響。

壓縮機采用制冷劑R410A；

入口壓力為10bar，出口壓力為34bar；

入口溫度設置為298K；

壓縮機直徑為90mm，高度為20mm；

靜盤與卷軸軌道之間的間隙為18μm；

轉速為3000RPM。

圖9 幾何及邊界示意圖

對于葉尖密封泄漏路徑的典型截面如圖10所示。對于渦旋壓縮機，假設葉尖密封總是附著在槽的外側(圖10)。

考慮到大部分時間內流體域的壓力較高，所得到的泄漏路徑為圖11(a)所示的z形流體體積。在圖6所示的葉尖密封網(wǎng)格模板中，輸入圖10中的5個尺寸參數(shù)，泄露間隙的流體域形狀就得到了很好的定義，Simerics-MP+軟件將自動為泄露間隙的流體域生成高質量的結構化網(wǎng)格，如圖11(b)。

圖12 流體域截面網(wǎng)格示意圖

葉尖密封泄漏量從渦旋寬度不變的點開始。當螺旋/漸開線形狀停止時，泄漏量停止，如圖13所示，其中(a)為葉尖密封泄漏起點，(b)為葉尖密封泄露終點，模板自動檢測這兩個點。也可以自定義泄漏量的開始和結束位置。然后，通過不匹配網(wǎng)格接口(MGI)將后兩部分生成的卷軸和封頭卷連接起來，形成一個計算域。

圖13 壓縮機俯視圖